1.2.2　人机工程学的研究方法

在人机工程学发展的过程中，人们已研究并发展了多种独特的研究方法，以探讨人、机、环境之间的复杂关系问题。这些方法包括以下几种。

1．传统研究方法

（1）观察分析法。为了研究系统中人和机的工作状态，常采用各种各样的观察方法，如工人操作动作分析、机械功能分析和工艺流程分析等大都采用观察法。目前，常采用的观察分析法有瞬间操作分析法、知觉与运动信息分析法、动作负荷分析法、频率分析法、危象分析法、相关分析法等。

荷兰NOLDUS公司的行为观察分析系统是研究人类行为的标准工具。该系统可用来记录、分析被研究对象的动作、姿势、运动、位置、表情、情绪、社会交往、人机交互等各种活动。同时，该系统可以记录被研究对象各种行为发生的时刻、发生的次数和持续的时间，然后进行统计处理，得到分析报告，可用于心理学、人因工程、产品可用性测试、人机交互等领域的实验研究。

（2）实测法。实测法是一种借助仪器设备进行实际测量的方法。例如，对人体静态与动态参数的测量，对人体生理参数的测量，对系统参数、作业环境参数的测量等。

（3）实验法。实验法是当实测法受到限制时采用的一种研究方法，一般在实验室或作业现场进行。例如，为了获得人对各种不同显示仪表的认读速度和差错率的数据，一般在实验室进行实验；如果需要了解色彩环境对人的心理、生理和工作效率的影响，由于需要进行长时间和多人次的观测，为获得比较真实的数据，通常是在作业现场进行实验。

（4）模拟方法和模型试验法。由于机械系统一般比较复杂，因而在进行人机系统研究时常采用模拟的方法。模拟方法包括各种技术和装置的模拟，如操作训练模拟器、机械模型以及各种人体模型等。采用模拟方法可以对某些操作系统进行逼真的试验，可以得到由实验室研究外推所需的更符合实际的数据。因为模拟器或模型通常比它所模拟的真实系统价格便宜得多，而且可以进行符合实际的研究，所以得到较多的应用。

2．数字化方法

（1）计算机数字模拟仿真法。人机工程学常用的传统研究方法有实测法、实验法、测试法、询问法、观察法、实物模型模拟试验法和分析法等，其中，实物模型模拟试验法是运用各种技术和装置进行模拟，对某些操作系统进行逼真的试验，可得到更符合实际的数据的一种方法，在进行人机系统研究时常常采用这种方法，如控制台、驾驶室的设计和宇航员飞行前的模拟训练等。

由于人机系统中的操作者是具有主观意志的生命体，用传统的物理模拟和模型方法研究人机系统往往不能完全反映系统中生命体的特征，其结果与实际相比必有一定的误差。另外，现代人机系统越来越复杂，采用物理模拟和模型方法研究复杂人机系统不仅成本高、周期长，而且模拟和模型装置一经定型，就很难做修改、变动，有些试验具有很大的危险性。因此，一些更为理想而有效的方法逐渐被研究、创建并得以推广，其中的计算机数字模拟仿真法已成为人机工程学研究的一种现代方法。

数字模拟仿真是在计算机上利用系统的数学模型进行仿真性实验研究，研究者可对尚处于设计阶段的未来系统进行仿真，对系统中的人、机、环境三要素的功能、特点及其相互间的协调性进行分析，从而预知所设计产品的性能，并进行改进。应用数值仿真研究能大大缩短设计周期，并降低设计成本。

（2）基于虚拟现实技术的计算机数字模拟仿真法。基于虚拟现实技术的计算机数字模拟仿真法是数字化方法的高级发展。虚拟现实 （virtual reality，VR）技术近年来发展迅速，它是利用计算机和其他专用硬件与软件产生另一种境界的仿真，可以仿真各种环境，参与者直观、自然地与仿真的内容实现交互。

虚拟现实技术充分利用计算机和多媒体高度发展的成果，使人机交互自然、轻松、快捷。对于人机工程学，采用虚拟现实技术极具意义。因为人机工程学要使产品设计适应人的生理、心理特征，必然要不断地获得人的身体参数并用它们去设计产品。虚拟现实技术提供自然交互方法，使上述过程变得自然、直观、简单、舒适，产品模型也容易修改。尤其当产品投入生产前，通过虚拟现实技术先让用户“感受”一番，可及时改进产品，避免不合格产品生产出来造成浪费。

国外虚拟现实技术在人机工程学上的典型应用有美国国家航空航天局（NASA）在虚拟环境中人的性能、可达性应用研究和人体工作负荷评定，在虚拟环境中使用虚拟菜单和虚拟操作工具的研究，在虚拟环境中模拟失重人的空间认知能力和方位感的研究。在航空方面，虚拟现实技术被用于空中客车的虚拟装配及客舱界面的舒适性设计。曼彻斯特大学心理学系对驾驶技术高超的司机分别在虚拟环境和真实环境中表现的状态进行了研究。

数字化方法是基于前人采用大量试验方法（含实物模型法）所得成果发展起来的。使用数字化的人机环境建模、模拟仿真与评价方法，评价效率高并且更为准确，评价过程由计算机完成，比人工评价节约大量的人力，操作动作完成之后就能得出准确的评价结果。此外，应用人机工程的数字化评估方法，能够为特殊员工提供更多满足他们特殊需求的工作岗位，增强生产的柔性。随着虚拟现实技术、增强现实技术的不断发展和应用，基于虚拟现实技术、增强现实技术的数字化人机评价方法也已得到应用，这是数字化人机工效设计评估方法的新发展。